Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont, pour la première fois, a utilisé une technique de « compression micropilier » pour caractériser la résistance microscopique du ciment, permettant le développement de ciment avec des propriétés de résistance souhaitables pour les applications de génie civil.

« Les informations recueillies grâce à cette technique permettent de mieux comprendre le comportement du béton en cas de rupture, ainsi que de fournir des données clés pour les modèles « constitutifs » qui sont utilisés pour la conception et la détermination de la sécurité des ouvrages de génie civil à grande échelle, " dit Rahnuma Shahrin, un doctorat en génie civil. étudiant à NC State et auteur principal d'un article sur le travail.

« Les résultats de la recherche conduiront à des impacts significatifs dans l'étude de la défaillance des matériaux contenant du ciment, " dit Shahrin. " La production, le transport et l'utilisation du béton représentent entre 5 et 9 pour cent des émissions totales de dioxyde de carbone dans le monde. Les connaissances de cette étude peuvent être appliquées au développement de des matériaux plus durables pour les infrastructures civiles, réduire la consommation de ressources naturelles et la production de CO2.

Le ciment est utilisé pour faire du béton, l'un des matériaux de construction les plus utilisés au monde. La résistance à la compression du ciment est un facteur primordial pour déterminer la charge que le béton peut supporter - une considération essentielle pour les projets de génie civil. Les ingénieurs savent depuis longtemps que le ciment tire sa force d'un ingrédient appelé hydrate de silicate de calcium (C-S-H) - le principal produit formé lorsque la poudre de ciment est mélangée à de l'eau. Des chercheurs, cependant, n'ont pas été en mesure de mesurer la résistance à la compression du C-S-H dans un échantillon de ciment - les tailles d'échantillon nécessaires pour isoler et tester les composants du C-S-H sont trop petites pour être fabriquées par des méthodes conventionnelles de préparation d'échantillons.

Pour relever ce défi, les chercheurs se sont tournés vers une technique utilisée en science des matériaux appelée compression de micropiliers. Normalement utilisé sur des matériaux cristallins, la compression micropilier utilise de très petits échantillons pour déterminer la résistance à la compression d'un matériau.

Le ciment étant un matériau hétérogène, composé de plusieurs composants, Shahrin a utilisé une technique de microscopie électronique à balayage/rayons X pour trouver les zones dans les échantillons de ciment qui avaient le rapport le plus élevé de C-S-H par rapport aux autres matériaux constitutifs.

Une fois les sites C-S-H identifiés, ils ont été fraisés en cylindres de 2 micromètres de large et 4 micromètres de hauteur. Ces échantillons pourraient ensuite être soumis à une compression de micropiliers.

"Il y a beaucoup de façons de faire du ciment, et il peut être fabriqué avec différents constituants dans différents rapports, " dit Shahrin. "Nous avons montré que la technique des micropiliers peut être utilisée pour nous donner des mesures précises de la résistance à la compression C-S-H dans ces différents types de mélanges. Ces informations peuvent être utilisées pour nous aider à comprendre comment divers processus, et les constituants ajoutés lors de la fabrication du ciment, peut affecter la résistance du ciment. C'est essentiellement un outil qui peut être utilisé pour mieux se développer, ciment plus fort."